CN107830920B - 一种地坑式整车称重调簧架车装置及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地坑式整车称重调簧架车装置及其应用方法,包括至少两个基坑单元,基坑单元包括基坑本体、基坑钢结构、盖板组件和举升测量机构,基坑钢结构包括分别安装在基坑本体的厂房基础上的转向架举升钢结构和车体举升钢结构,举升测量机构包括转向架举升测量单元、车体举升测量单元,转向架举升测量单元和车体举升测量单元,均设有位移、载荷测量机构,以及举升高度精确控制装置。本发明能够很好地克服现有技术存在的厂房空间要求较大、厂房规划、建设用地较多、人员经验要求较高、试验效率低下等技术缺陷,能够独立或同时完成城市轨道交通车辆在新造或检修过程中单节或整列架车、称重、调簧试验。

Description

一种地坑式整车称重调簧架车装置及其应用方法
技术领域
本发明涉及城市轨道交通车辆的检测技术,具体涉及一种地坑式整车称重调簧架车装置及其应用方法,用于对城市轨道交通车辆进行单节或整列架车、称重、调簧试验。
背景技术
城市轨道交通车辆在新造或检修过程中:①为进行转向架与车体的架、落车,以及车底设备的组装和检查等工作,需配置移动式或固定式架车设备;②在完成落车作业后,车辆出厂前,为确保车辆的轮、轴重的偏差在允许范围内,需进行称重试验;③当称重试验不通过时,需调整车辆一系、二系簧参数,重新进行称重试验。
当前城市轨道交通车辆在新造或检修基地,通常独立的配置地坑式架车机和称重试验台;通过人工经验判断,辅助以车辆地板与转向架各部位高度测量的方式,确定并调整车辆一系、二系簧参数,进行车辆轮轴重偏差的调整,完成车辆称重试验。以上方法的缺点是:①地坑式架车机和称重试验台相互独立布置,占用较大的厂房空间,增加了厂房规划、建设用地;②车体、转向架架落车与称重试验在不同台位进行,进行不同试验时需将车辆牵引至对应试验台位,试验效率较低;③通过人工经验判断进行调簧试验,要求操作人员具有一定的实施经验,容易产生人为误差,也增加了人为风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题:针对现有技术的上述问题,提供一种地坑式整车称重调簧架车装置及其应用方法,本发明能够很好地克服现有技术存在的厂房空间要求较大,厂房规划、建设用地较多,人员经验要求较高,试验效率低下等技术缺陷,能够独立或同时完成城市轨道交通车辆在新造或检修过程中,单节或整列架车、称重、调簧试验。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
本发明提供一种地坑式整车称重调簧架车装置,包括至少一个单节地坑式整车称重调簧架车单元,所述单节地坑式整车称重调簧架车单元包括至少两个基坑单元,所述基坑单元包括基坑本体、基坑钢结构、盖板组件和举升测量机构,所述基坑钢结构包括分别安装在基坑本体的厂房基础上的转向架举升钢结构和车体举升钢结构,所述转向架举升钢结构和车体举升钢结构上均设有导向机构,所述盖板组件封设于基坑本体的开口处,所述举升测量机构包括安装于转向架举升钢结构的导向机构中的转向架举升测量单元、安装于车体举升钢结构的导向机构中的车体举升测量单元。
优选地,所述转向架举升钢结构、车体举升钢结构均包括两根平行布置的主钢梁,所述主钢梁的两端分别安装在基坑本体的厂房基础上,且两根平行布置的主钢梁之间连接有两根沿竖直方向布置的竖直钢梁,所述导向机构装设于竖直钢梁中。
优选地,所述导向机构包括装设于竖直钢梁中的举升立柱定位板和导向滚轮,所述转向架举升测量单元、车体举升测量单元两者的举升滑动部件分别通过导向滚轮沿竖直方向滑动布置于竖直钢梁、举升立柱定位板之间。
优选地,所述转向架举升测量单元包括分为两对对称布置的4个转向架举升测量组件,所述转向架举升测量组件包括转向架举升柱、车轮承载检测设备、第一举升丝杆、第一伺服减速电机、第一涡轮提升机和第一垂向位移检测设备,所述转向架举升柱作为举升滑动部件通过导向滚轮沿竖直方向滑动布置于竖直钢梁、举升立柱定位板之间,所述车轮承载检测设备设于转向架举升柱的上侧,所述第一举升丝杆设于转向架举升柱的下端且与转向架举升柱螺纹连接配合,所述第一伺服减速电机、第一涡轮提升机分别安装在转向架举升钢结构上,且所述第一伺服减速电机通过第一涡轮提升机驱动第一举升丝杆转动,所述第一垂向位移检测设备装设于转向架举升柱与转向架举升钢结构之间。
优选地,所述车体举升测量单元包括对称布置的2个车体举升测量组件,所述车体举升测量组件包括车体举升柱、车体承载检测设备、第二举升丝杆、第二伺服减速电机、第二涡轮提升机和第二垂向位移检测设备,所述车体举升柱作为举升滑动部件通过导向滚轮沿竖直方向滑动布置于竖直钢梁、举升立柱定位板之间,所述车体承载检测设备设于车体举升柱的上侧,所述第二举升丝杆设于车体举升柱的下端且与车体举升柱螺纹连接配合,所述第二伺服减速电机、第二涡轮提升机分别安装在车体举升钢结构上,且所述第二伺服减速电机通过第二涡轮提升机驱动第二举升丝杆转动,所述第二垂向位移检测设备装设于车体举升柱与车体举升钢结构之间。
优选地,所述盖板组件包括地坑固定盖板、举升跟随盖板、走行跟随盖板以及检修入口盖板,所述地坑固定盖板安装固定在基坑本体的开口处,所述检修入口盖板设于地坑固定盖板上,所述举升跟随盖板固定在转向架举升柱或车体举升柱上,所述走行跟随盖板铰接安装在举升跟随盖板上。
优选地,所述转向架举升钢结构以及车体举升钢结构均通过纵向行走机构安装在基坑本体的厂房基础上,所述纵向行走机构包括纵向导轨、纵向行走轮、纵向行走驱动设备以及纵向位移检测设备,所述纵向导轨安装在基坑本体的厂房基础的台阶上,所述纵向行走轮以及纵向行走驱动设备均设于转向架举升钢结构或车体举升钢结构的下部且支撑在纵向导轨上,所述纵向行走驱动设备的输出轴和纵向行走轮相连。
优选地,所述车体举升钢结构的纵向导轨通过横向行走机构安装在基坑本体的厂房基础的台阶上,所述横向行走机构包括横向导轨、横向行走轮、横向行走驱动设备以及横向位移检测设备,所述横向导轨直接安装在基坑本体的厂房基础的台阶上,所述横向行走轮以及横向行走驱动设备均设于纵向导轨上且支撑在横向导轨上,所述横向行走驱动设备的输出轴和横向行走轮相连。
优选地,所述基坑本体内位于转向架举升钢结构、车体举升钢结构的下侧设有架空的平台板。
本发明还提供一种本发明地坑式整车称重调簧架车装置的应用方法,实施步骤包括:
1)架车:
1.1)将带转向架的被试单节车辆牵引到架车台位上并正确对位,所述架车台位下侧设有所述的地坑式整车称重调簧架车装置,所述地坑式整车称重调簧架车装置包括一个单节地坑式整车称重调簧架车单元,所述单节地坑式整车称重调簧架车单元包括两个基坑单元;
1.2)解除被试单节车辆各节车辆之间的连接;
1.3)两个基坑单元的两套转向架举升测量单元同时举升,将带转向架的被试单节车辆举升到设定高度;
2)整车称重调簧:
2.1)实时检测各转向架举升测量单元的转向架举升柱高度与承载值;
2.2)根据被试单节车辆的结构形式选择对应的调簧算法,以各承载点的载荷差值最小化为目标,计算各转向架举升柱的目标举升高度值H1-H8;
2.3)精确控制各转向架举升柱独立举升至目标举升高度值H1-H8;
2.4)判断各承载点载荷差值是否已经达到指定标准,如果尚未达到指定标准则跳转执行步骤2.1),否则跳转执行步骤2.5);
2.5)根据转向架举升柱的实际高度值,输出转向架一系、二系簧位置需求加垫值,各轮轴重量、车辆总重量;
3)车体、转向架分离:
3.1)车体举升柱上升托举车体;
3.2)拆除转向架与车体连接;
3.3)转向架举升测量单元下降,完成转向架与车体分离;
4)在转向架对应一系、二系簧位置根据需求加垫值加入对应垫片;
5)落车:
5.1)转向架举升柱同步举升,托举转向架至指定高度;
5.2)正确连接车体与转向架;
5.3)车体举升柱下降,直至转向架举升柱完全托举车体;
6)试验完成,接触并退出。
本发明地坑式整车称重调簧架车装置具有下述优点:1、相较于传统的地坑式架车机,本发明装置可实现整车(8点)称重试验功能,以及车体(4点)称重试验功能。2、相较于传统的地坑式架车机和整车称重试验台,本装置可以实现整车一、二系簧加垫值的精确模拟举升与计算,为整车称重试验过程中一、二系簧加垫值的调整提供准确的加垫数值、建议,形成试验报告;操作人员只需根据试验结果,重新架、落车,在相应一、二系簧位置加入对应厚度的垫片, 即可完成整车称重、调簧试验,减少了人工经验的要求和一次落车成功率,提高了试验效率。主要试验原理如下:系统通过各举升柱的垂向位移检测装置实时检测各车轮(车体)承载点位置的高度值;通过车轮(车体)承载测量装置实时检测各车轮(车体)承载点位置的载荷值;以载荷偏差最小化为目标,通过专用计算机测控软件与算法实时计算并控制各举升柱高度;直到各车轮(车体)承载点载荷值偏差达到允许偏差范围后,计算并输出各一、二系簧位置的加垫值。3、相较于传统的单独配置地坑式架车机和称重试验台,本发明在同一试验台位,同时具备车辆架/落车与称重功能,占用厂房空间小,减少了称重试验与架落车作业来回移动工作,大大提高了试验效率。
附图说明
图1为本发明实施例一的应用原理示意图。
图2为本发明实施例一中单个基坑单元的立体结构示意图。
图3为本发明实施例一中基坑钢结构的立体结构示意图。
图4为本发明实施例一中转向架举升测量单元的立体结构示意图。
图5为本发明实施例一中车体举升测量单元的立体结构示意图。
图6为本发明实施例一中的电气系统主电路原理框图。
图7为本发明实施例一中的计算机控制系统原理框图。
图8为本发明实施例一中的测试系统原理框图。
图例说明:1、基坑本体;2、基坑钢结构;21、转向架举升钢结构;22、车体举升钢结构;23、导向机构;24、平台板;3、盖板组件;4、举升测量机构;5、转向架举升测量单元;51、转向架举升柱;52、车轮承载检测设备;53、第一举升丝杆;54、第一伺服减速电机;55、第一涡轮提升机;56、第一垂向位移检测设备;6、车体举升测量单元;61、车体举升柱;62、车体承载检测设备;63、第二举升丝杆;64、第二伺服减速电机;65、第二涡轮提升机;66、第二垂向位移检测设备。
具体实施方式
实施例一:
如图1、图2和图3所示,本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置包括至少一个单节地坑式整车称重调簧架车单元,单节地坑式整车称重调簧架车单元包括至少两个基坑单元(本实施例具体为两个基坑单元),基坑单元包括基坑本体1、基坑钢结构2、盖板组件3和举升测量机构4,基坑钢结构2包括分别安装在基坑本体1的厂房基础上的转向架举升钢结构21(本实施例具体数量为两个)和车体举升钢结构22,转向架举升钢结构21和车体举升钢结构22上均设有导向机构23,盖板组件3封设于基坑本体1的开口处,举升测量机构4包括安装于转向架举升钢结构21的导向机构23中的转向架举升测量单元5、安装于车体举升钢结构22的导向机构23中的车体举升测量单元6。本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置主要用于城轨车辆段、检修基地、动车段等,用于实现车辆的架/落车、称重、调簧等试验。系统安装在地下基础坑内,作业时设备举升露出地面,作业完成后,设备全部降入地坑,车库地面平整无障碍。本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置可完成对整列车(4辆)或任何一个单元(4辆)或单节车的架/落车作业。架车作业时,由调车机车或公铁两用车将列车牵引到架车台位上,并正确对位;架车机构将车辆(带转向架)举升到设定高度;解除转向架与车体之间的连接;升起车体托架支承车体,架车机构带转向架一同落下,推出转向架。落车作业的工艺过程为架车作业的反序过程。本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置可完成对任何一个单元(4辆)或单节车的称重、调簧作业。并预留有整列车(4辆)的称重、调簧作业功能。称重、调簧作业时:由调车机车或公铁两用车将列车牵引到架车台位上,并正确对位;架车机构将车辆(带转向架)举升到设定高度;系统精确控制各轮对高度一致,进行称重试验;通过调整不同轮对的高度差,模拟、计算一、二系簧加垫值,进行称重、调簧试验。本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置的主要功能如下:1、多列车体或整车同步提升、架车、落车;2、单列车体或整车同步提升、架车、落车;3、单转向架举升、落车;4、多点称重,在线自动检测车辆轮重、轴重、转向架及整车重量;5、测量平面重心及总重;6、一/二系调簧加垫模拟、计算。
本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置的主要技术参数包括:1、转向架举升单元最大起升高度:1600mm(相对于轨面) ;2、车体举升单元起升高度:2600mm(相对于轨面);3、举升单元升降速度:1-4mm/s可调;4、每个转向架举升机构的举升载荷:100kN ;5、每台转向架举升机构的举升载荷:400kN;6、每个车体托架的举升载荷:100kN ;7、每组架车装置的提升能力:400kN ;8、同一车位转向架举升柱高度偏差:±2mm ;9、同一车位车体托架举升柱高度偏差:±2mm ;10、同一系统(多节)任意转向举升柱高度偏差:≤±4mm;11、同一系统(多节)任意车体托架举升柱高度偏差:≤±4mm;12、同一车位转向架举升柱平面度高度差不大于0.5mm;13、每个转向架举升机构最大秤量:10t;14、每一车位整机载荷误差:≤0.1%最大称量;15、位移测量精确度:0.05%FS;16、整体举升车辆数量:4节编组(可定制)。
其中,基坑本体1用于安装、承载成套钢结构及机械成套设备,在土建施工时,需根据系统相关接口要求提前进行施工。
其中,基坑钢结构2主要用于安装成套机械设备,下端与厂房基础相连,每列车辆的一个转向架对应一个基坑本体1,基坑钢结构2主要包括转向架举升钢结构21、车体举升钢结构22以及导向机构23。
其中,转向架举升钢结构21、车体举升钢结构22用于安装转向架举升单元和车体举升单元及相关附属设备,安装与基坑基础之上,实现整车(含转向架)或车体的承载。如图3所示,转向架举升钢结构21、车体举升钢结构22均包括两根平行布置的主钢梁,主钢梁的两端分别安装在基坑本体1的厂房基础上,且两根平行布置的主钢梁之间连接有两根沿竖直方向布置的竖直钢梁,导向机构23装设于竖直钢梁中。
其中,导向机构23主要用于实现相关举升单元的定位、导向及保护用于实现举升柱的导向、定位,导向机构23对举升柱具有足够的导向精度,保证举升柱正常升降,满足承载合理的要求,并保证举升柱在最大升程时结构具有足够的稳定性。本实施例中,导向机构23包括装设于竖直钢梁中的举升立柱定位板和导向滚轮,转向架举升测量单元5、车体举升测量单元6两者的举升滑动部件分别通过导向滚轮沿竖直方向滑动布置于竖直钢梁、举升立柱定位板之间。
如图3所示,基坑本体1内位于转向架举升钢结构21、车体举升钢结构22的下侧设有架空的平台板24,便于内部安装调试。
如图4所示,转向架举升测量单元5包括分为两对对称布置的4个转向架举升测量组件,转向架举升测量组件包括转向架举升柱51、车轮承载检测设备52、第一举升丝杆53、第一伺服减速电机54、第一涡轮提升机55和第一垂向位移检测设备56,转向架举升柱51作为举升滑动部件通过导向滚轮沿竖直方向滑动布置于竖直钢梁、举升立柱定位板之间,车轮承载检测设备52设于转向架举升柱51的上侧,第一举升丝杆53设于转向架举升柱51的下端且与转向架举升柱51螺纹连接配合,第一伺服减速电机54、第一涡轮提升机55分别安装在转向架举升钢结构21上,且第一伺服减速电机54通过第一涡轮提升机55驱动第一举升丝杆53转动,第一垂向位移检测设备56装设于转向架举升柱51与转向架举升钢结构21之间。
转向架举升测量单元5安装于转向架举升钢结构21之上,每个转向架对应一套(共两个)转向架举升测量单元5,每套转向架举升测量单元5共包含4个独立的转向架举升测量组件。转向架举升测量单元5主要用于独立和同时举升各车辆转向架或单个车轮,同时实现各车轮举升高度、承载重量的测量。转向架举升测量单元5的主要功能如下:1、与同一列车辆(多节、其他基坑的转向架举升测量单元5联动,同步举升或下降,实现整列车辆的举升/下降、举升高度的精确测量与控制;2、与同一节车辆其他基坑的转向架举升测量单元5联动,同步举升或下降,实现整节车辆的举升/下降、举升高度的精确测量与控制;3、单基坑转向架4个独立的转向架举升测量组件联动,同步举升或下降,实现单的举升/下降、举升高度的精确测量与控制;4、单个车轮对应的转向架举升测量组件独立举升,实现单个车轮高度的精细控制与测量;5、每个车轮承载检测和重量的测量。本实施例中,第一垂向位移检测设备56具备精确位移检测功能,位移测量精确度:0.05%FS;车轮承载检测设备52具备精确的载荷检测能力,使得载荷误差:≤0.1%最大称量。
转向架举升柱51用于承载转向架(车轮)举升、下降操作,每个转向架举升柱51对应一个车轮踏面。上端通过活动轨桥、车轮承载测量设备52承托轮对踏面,下端通过螺母座与第一涡轮提升机55、第一举升丝杆53连接。本实施例中,转向架举升柱51采用悬臂结构,全部托架的内侧净宽按照不小于转向架最大宽度+2*50mm设计,设备考虑了架车过程中避开与车辆部位干涉的情况,允许单独对一个转向架进行更换,而不需要对其他转向架进行任何拆装工作。
车轮承载测量设备52用于实现车轮的承载及重量的精确测量。安装于转向架举升柱51上端,内部安装有车轮到位检测装置和称重传感器。车轮到位检测装置,用于检测车辆各车轮是否准确停放在指定位置,并将位置信息上传至上位测试与控制系统。只有各车轮到位检测机构检测到各车轮正确到位后,相关举升单元才能进行举升动作。称重传感器用于实时检测对应车轮承载重量,并将测试信息上传至上位测试与控制系统。
第一举升丝杆53前端与第一涡轮提升机55相连,后端通过螺母座与轮对转向架举升柱51相连,主要用于将第一涡轮提升机55的旋转位移转换为转向架举升柱51的垂向位移,实现转向架举升柱51的举升、下降控制;同时承载轮对转向架举升柱51的垂向载荷。
第一伺服减速电机54为转向架举升测量单元5的动力源,前端与电气系统伺服控制器相连,后端通过联轴器与第一涡轮提升机55相连,用于实现对第一涡轮提升机55的旋转速度、旋转角度的精确控制。
第一涡轮提升机55前端通过联轴器与第一伺服减速电机54相连,后端与第一举升丝杆53相连,主要用于将第一伺服减速电机54的旋转转换为第一举升丝杆53的旋转,带动第一举升丝杆53进行旋转。
第一垂向位移检测设备56安装于转向架钢结构21与转向架举升柱51之间,采用精密的位移传感器实现转向架举升柱51垂向位移的精确检测,同时将测量信息上传至上位测试与控制系统。
如图5所示,车体举升测量单元6包括对称布置的2个车体举升测量组件,车体举升测量组件包括车体举升柱61、车体承载检测设备62、第二举升丝杆63、第二伺服减速电机64、第二涡轮提升机65和第二垂向位移检测设备66,车体举升柱61作为举升滑动部件通过导向滚轮沿竖直方向滑动布置于竖直钢梁、举升立柱定位板之间,车体承载检测设备62设于车体举升柱61的上侧,第二举升丝杆63设于车体举升柱61的下端且与车体举升柱61螺纹连接配合,第二伺服减速电机64、第二涡轮提升机65分别安装在车体举升钢结构22上,且第二伺服减速电机64通过第二涡轮提升机65驱动第二举升丝杆63转动,第二垂向位移检测设备66装设于车体举升柱61与车体举升钢结构22之间。
车体举升测量单元6安装于车体举升钢结构22之上。每个转向架位置对应一套车体举升测量单元6,每套车体举升测量单元由2个独立的车体举升测量组件组成,车体举升测量组件主要用于独立和同时举升单节或整列车辆,同时实现车体承载点举升高度、承载重量的测量。车体举升测量单元6安的主要功能如下:1、与同一列车辆(多节、其他基坑的车体举升测量单元6联动,同步举升或下降,实现整列车辆的举升/下降、举升高度的精确测量与控制;2、与同一节车辆其他基坑的车体举升测量单元6联动,同步举升或下降,实现整节车辆的举升/下降、举升高度的精确测量与控制;3、单个基坑中,2个车体举升测量组件独立举升,实现车体单个举升点的精细控制与测量;4、每个举升点承载检测和重量的测量。
车体举升柱61用于承载车体承载点的举升、下降操作,每个车体举升柱61对应一个车体承载点。上端通过活动轨桥、车体承载测量装置承托车体承载点,下端通过螺母座与第二涡轮提升机65、第二举升丝杆63连接。本实施例中,车体举升柱61采用悬臂结构,全部托架的内侧净宽按照不小于转向架最大宽度+2*50mm设计,设备考虑了架车过程中避开与车辆部位干涉的情况,允许单独对一个转向架进行更换而不需对其他转向架进行任何拆装工作。
车体承载检测设备62用于实现车体的承载及承载点位重量的精确测量。安装于车体举升柱上端,内部安装有车体承载检测设备和称重传感器。车体承载检测设备,安装有一位置传感器装置,用于检测车体举升柱与车体承载点是否可靠接触,并将位置状态信息上传至上位测试与控制系统。传感器装置突出架升柱托架顶端(如5mm),当其受到一定压力(如30kg)时,将其压下,触发行程开关动作,发出架升柱顶端与车体接触良好的指令。只有车体架升柱与车体接触良好后,相关举升单元才能进行举升动作。称重传感器用于实时检测对应车体承载点承载重量,并将测试信息上传至上位测试与控制系统。
第二举升丝杆63前端与第二涡轮提升机65相连,后端通过螺母座与车体举升柱61相连,主要用于将第二涡轮提升机65的旋转位移转换为车体举升柱61的垂向位移,实现车体举升柱61的举升、下降控制;同时承载车体举升柱61的垂向载荷。
第二伺服减速电机64为车体举升测量单元6的动力源,前端与电气系统伺服控制器相连,后端通过联轴器与第二涡轮提升机65相连,用于实现对第二涡轮提升机65旋转速度、旋转位移的精确控制。
第二涡轮提升机65前端通过联轴器与第二伺服减速电机64相连,后端与第二举升丝杆63相连,主要用于将第二伺服减速电机64的旋转转换为第二举升丝杆63的旋转,带动第二举升丝杆63进行旋转。
第二垂向位移检测设备66安装于车体钢结构22与车体举升柱61之间,采用精密的位移传感器实现举升柱垂向位移的精确检测,同时将测量信息上传至上位测试与控制系统。
本实施例地坑式整车称重调簧架车装置的应用方法的实施步骤包括:
1)架车:
1.1)将带转向架的被试单节车辆牵引到架车台位上并正确对位,所述架车台位下侧设有所述的地坑式整车称重调簧架车装置,所述地坑式整车称重调簧架车装置包括一个单节地坑式整车称重调簧架车单元,所述单节地坑式整车称重调簧架车单元包括两个基坑单元;
1.2)解除被试单节车辆各节车辆之间的连接;
1.3)两个基坑单元的两套转向架举升测量单元5同时举升,将带转向架的被试单节车辆举升到设定高度;
2)整车称重调簧:
2.1)实时检测各转向架举升测量单元5的转向架举升柱51高度与承载值;
2.2)根据被试单节车辆的结构形式选择对应的调簧算法,以各承载点的载荷差值最小化为目标,计算各转向架举升柱51的目标举升高度值H1-H8;
2.3)精确控制各转向架举升柱独立举升至目标举升高度值H1-H8;
2.4)判断各承载点载荷差值是否已经达到指定标准,如果尚未达到指定标准则跳转执行步骤2.1),否则跳转执行步骤2.5);
2.5)根据转向架举升柱51的实际高度值,输出转向架一系、二系簧位置需求加垫值,各轮轴重量、车辆总重量;
3)车体、转向架分离:
3.1)车体举升柱61上升托举车体;
3.2)拆除转向架与车体连接;
3.3)转向架举升测量单元5下降,完成转向架与车体分离;
4)在转向架对应一系、二系簧位置根据需求加垫值加入对应垫片;
5)落车:
5.1)转向架举升柱51同步举升,托举转向架至指定高度;
5.2)正确连接车体与转向架;
5.3)车体举升柱61下降,直至转向架举升柱51完全托举车体;
6)试验完成,接触并退出。
通过前述本实施例地坑式整车称重调簧架车装置的应用方法,能够很好地克服现有技术存在的厂房空间要求较大,厂房规划、建设用地较多,人员经验要求较高,试验效率低下等技术缺陷,能够独立或同时完成城市轨道交通车辆在新造或检修过程中,单节或整列架车、称重、调簧试验。
相较于传统的地坑式架车机,本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置时具备整车(8点)称重试验功能,本实施例装置在各转向架举升测量单元5的每个转向架举升柱51中均配置有伺服控制系统、精密的垂向位移检测设备、车轮承载测量设备等,伺服控制系统精确控制转向架举升柱51的上升下降;垂向位移检测设备配置有精密的位移传感器,实时的采集各轮对转向架举升柱51的高度值;车轮承载测量设备配置有精密的载荷传感器,实时检测各车轮的承载重量值。通过该计算测试与控制系统根据垂向位移检测装置采集的各转向架举升柱51的高度值,通过伺服控制系统精确的控制轮对转向架举升柱51的高度值,控制各车轮高度差在0.5mm范围内,以满足整车称重试验轨面高度差要求;同时通过车轮承载测量设备采集的各车轮的承载重量值,计算整车轮、轴重量值,进一步计算整车平面重心位置和整车总重,完成整车(8点)称重试验。相较于传统的地坑式架车机,本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置同时具备车体(4点)称重试验功能,其实现原理与实现整车(8点)称重试验功能类似,在此不再赘述。相较于传统的地坑式架车机和整车称重试验台,本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置可以实现整车一、二系簧加垫值的精确模拟举升与计算,为整车称重试验过程中一、二系簧加垫值得调整,提供准确的加垫数值、建议,形成试验报告;操作人员只需根据试验结果,重新架、落车,在相应一、二系簧位置加入对应厚度的垫片, 即可完成整车称重、调簧试验,减少了人工经验的要求和一次落车成功率,提高了试验效率。主要试验原理如下:系统通过各举升柱的垂向位移检测装置实时检测各车轮(车体)承载点位置的高度值;通过车轮(车体)承载测量装置实时检测各车轮(车体)承载点位置的载荷值;以载荷偏差最小化为目标,通过专用计算机测控软件与算法实时计算并控制各举升柱高度;直到各车轮(车体)承载点载荷值偏差达到允许偏差范围后,计算并输出各一、二系簧位置的加垫值。相较于传统的单独配置地坑式架车机和称重试验台,本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置在同一试验台位,同时具备车辆架/落车与称重功能,占用厂房空间小,减少了称重试验与架落车作业来回移动工作,大大提高了试验效率。
本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置同时具备机车、车辆架车、称重、调簧功能,具备以下创新优势:a) 无需在试验厂房中同时配置架车机和称重试验台,减少了厂房空间的占用;b) 操作更加方便,减少称重试验不通过后重新转移车辆、重新架落车的工作;c)随时可以进行称重试验(如车辆入库时),及时发现轮轴重偏差问题;d)可以进行机车、车辆多点称重;e) 通过计算机自动控制、模拟机车、车辆调簧过程,并出具试验报告,减少了称重调簧试验时人员操作经验的要求,提高了试验效率。
本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置的电气系统主要用于对第一伺服减速电机54、第二伺服减速电机64进行同步或独立控制。如图6所示,本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置的电气系统主要功能是将电网的三相AC380V电压通过隔离变压器TM1引入,通过伺服控制器U21/U22驱动控制第一伺服减速电机54(M11-M14)、第二伺服减速电机64(M21-M22),分别控制相应转向架举升柱51以及车体举升柱61的上升、下降;同时为系统测试传感器、计算机测试与控制系统及其他辅助设备提供电源。本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置的电气系统主要由系统配电柜、隔离变压器、伺服控制器、辅助电源柜等组成。
用于控制本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置的计算机控制系统所有台架装置的中央联络中枢,主要实现对试验台远程的、全流程的智能控制与保护,满足试验台架、落车各项试验工艺控制要求,能够实现对电气系统的自动控制;能够对设备工作状态进行监视,具有自动保护功能;能对各种设备故障进行显示和记录,并对故障处理进行提示。计算机控制系统采用上、下位机组成模式,对本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置构成的试验系统进行分散控制、集中管理,试验控制系统原理框图如图7示,主要由上位监控系统、下位PLC系统、系统控制软件等组成。本实施例中,上位监控系统安装于试验操作台上,采用研华工控机,通过工业以太网与下位PLC系统、数据采集系统及其他试验系统通讯,安装有专用的控制软件,提供良好的人机界面,对系统进行监控。人机界面开发软件在Windows操作系统下,基于LabVIEW编程平台开发。下位PLC系统,接受并执行上位监控系统控制指令。采用西门子公司高性能PLC为核心,采用Profibus-DP网络及其他通讯子站进行通讯,进一步控制系统运行;编辑专用的下位控制软件,对试验台伺服电机控制器、试验台辅助部分(电路中的逻辑控制器件)等进行控制和调节,同时采集系统开关逻辑器件、门锁等状态,对系统运行状态进行监控、保护。下位PLC系统同时将系统运行状态信息回送至上位监控系统。下位PLC软件采用STEP7编程开发,程序完成各类信号的采集、连锁、运算。程序编制流程标准化,符号表、地址表、梯形图、数据块均有明确的中文注释,以便故障的查找与功能的升级。控制系统对试验台设备进行分散控制、集中管理。操作者能够在控制室控制设备、监视设备并进行控制指令的发送。主要功能如下:
1、转向架举升测量单元控制:a、单独精确控制单个转向架举升柱51上升下降,控制精度优于0.1mm;b、控制同一转向架工位4个转向架举升柱51同步举升下降,同步控制误差优于±1mm;误差超限时停机保护;c、控制同一节车辆不同转向架工位8个转向架举升柱51同步上升下降,同步控制误差优于±2mm;误差超限时停机保护;d、控制整列(多节)车辆不同转向架工位8*n(n节车辆)转向架举升柱51同步上升下降,同步控制误差优于±4mm;误差超限时停机保护;e、控制单个转向架举升柱51纵向移动至指定位置,控制精度优于0.5mm;
2、车体举升测量单元控制:a、单独精确控制单个车体举升柱上升下降,控制精度优于0.1mm;b、控制同一转向架工位2个车体举升柱同步举升下降,同步控制误差优于±1mm;误差超限时停机保护;c、控制同一节车辆不同转向架工位4个车体举升柱同步上升下降,同步控制误差优于±2mm;误差超限时停机保护;d、控制整列(多节)车辆不同转向架工位8*n(n节车辆)车体举升柱同步上升下降,同步控制误差优于±4mm;误差超限时停机保护;e、控制单个车体举升柱纵向移动至指定位置,控制精度优于0.5mm;f、控制单个车体举升柱横向移动至指定位置,控制精度优于0.5mm;3、实时检测并显示举升柱位置(垂向、纵向、横向)、举升柱承载重量、举升柱位置超限状态、车轮到位状态、车体接触状态、承载螺母位置状态、承载螺母磨损状态、各开关按钮状态等信息(详见下表),并进行逻辑保护;4、可以根据试验需求进行试验选择来满足不同的试验项目;5、根据试验工艺要求对试验台辅助设备进行控制;6、具有友好的人机界面,可显示设备状态、报警信息及故障信息,并可记录故障点、时间,可供维护人员使用; 7、故障时能及时采取相应的措施(自动或手动)以防止危险事故的发生,确保人员安全和设备安全。
本实施例中,用于控制本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置构成的1.4.2 计算机测试系统采用“上位工业计算机”与“下位数据采集系统”组成模式,主要是实时采集转向架举升柱51、车体举升柱垂向位置及承载重量信息,通过专用测试与分析软件,计算并显示各承载点重量;车体、整车重量及重心位置;并将垂向位置控制信息发送至计算机控制系统,自动控制车体/转向架举升柱51上升下降,模拟 一、二系簧加垫;形成试验报告。测试系统原理如图8如示,主要包括测试传感器组、下位数据采集装置、上位测试计算机、系统测试软件等。测试传感器组安装于测试现场,包括转向架举升柱51垂向位移传感器、载荷传感器,车体举升柱垂向位移传感器、载荷传感器等,用于实现整车(车体)垂向位置及载荷信息的参数采集、转换,通过屏蔽线传输至上位数据采集装置。数据采集装置安装在试验现场测试柜中,前端通过屏蔽线与现场测试传感器相连,采集现场测试数据;后端通过以太网连接至上位计算机,将测试数据上传。上位测试计算机安装于控制室,作为人机交互接口,安装有专用的测试软件。上位测试计算机同时通过以太网与试验控制系统相连,共享测试数据。试验控制系统可根据任意设定数据信号,获取现场测试数据,作为控制判断信号;对系统运行状态进行监控,实现系统故障保护、自动控制等功能。计算机测试系统主要功能如下:1、实时采集并显示轮对/车体举升柱垂向位置信息,测试进度优于0.1mm;2、实施采集车体轮对/车体举升柱承载重量信息,测试精度优于100kg;3、计算并显示各承载点重量;4、计算车体、整车重量及重心位置;5、通过计算机调簧算法,计算一、二系簧加垫;6、将一、二系簧加垫计算值转化为轮对/车体举升柱高度控制信息,共享至计算机控制系统,控制轮对/车体举升柱上升与下降;7、提供友好的人机界面,形成并打印试验报告。
本实施例中,计算机测试系统主要测试传感器如表1所示:
此外,本实施例的地坑式整车称重调簧架车装置还包含安全保护模块。安全保护模块主要用于实现设备、人员的安全、故障保护,系统的安全保护模块涉及到各子系统设计的各个环节,主要包括机械保护、电气逻辑保护、软件保护、其他辅助保护等。机械保护方面的措施包括:1)机械结构强度:系统各承载点的机构强度,通过详细的计算与仿真,保证可以满足系统极限情况下的承载要求,并预留一定的安全系数;2)车轮位置检测保护:在转向架举升柱51上方设置车轮位置检测设备,实时检测对应车轮位置。只有当车轮正确到位后,才可以进行整车举升下降作业。试验过程中任一车轮位置信息丢失,将停止试验。3)在转向架举升柱51托举车轮踏面部位设计凹槽结构,以阻挡车轮滑落,保证架落车作业安全。4)车体承载点接触保护:在车体举升柱61的承载点位置设置车体承载检测设备,实时检测车体承载状态。只有当正确检测到车体承载,才可以进行进一步的车体举升、下降作业(转向架举升测量单元下降)。试验过程中任一位置信息丢失,将停止试验。5)在全部举升机构上下端位置处各设置正常限位开关和紧急限位开关两个限位开关:6)在各横向、纵向走行机构两端设置限位开关;7)各起举升柱的驱动螺杆、螺母采用梯形自锁螺旋的安全保护,自锁可靠,可长时间承受住荷载而不致出现事故。8)在承载螺母的下部装有安全螺母,并设有检测机构检测承载螺母磨损及螺母开裂的安全保护,当安全螺母与承载螺母之间的间隙达到磨损间隙或因螺母开裂间隙突然变小,检测保护起作用控制设备全部停机,或安全螺母承载,能够承受住荷载而不致出现事故。电气逻辑保护方面的措施包括:1)每个电机在三相回路内都有过流保护;2)所有控制回路设置过载断路器保护;3)所有电机均使用密封轴承,控制系统中带过载保护装置,从而保证它们在三个相位中都是在额定载荷条件下工作。4)所有设备外壳都有可靠的接地,使之同车间安全接地网接在一起,防止人身触电事故。5)在操作台、现场控制盒及现场多个位置设置急停开关。系统通过检测各节点的状态信息、位置信息、载荷信息等,通过专用控制软件,制定工艺控制流程实现系统软件保护。软件保护方面的措施包括:1)同步控制保护;2)载荷偏差、过载保护;3)故障保护(结合现场故障采集点信息);4)故障自诊断系统。其他辅助保护的措施主要包括:1)在每个基坑中设置检修梯,方便人员对设备的检修、维护;2)在每个基坑中设置照明系统;3)各丝杠、螺母位置设置润滑系统;4)设置专用工具及其他辅助检修、维护设备等。
实施例二:
本实施例与实施例一基本相同,其主要不同点为对盖板组件3进行了进一步改进。
本实施例中,盖板组件3包括地坑固定盖板、举升跟随盖板、走行跟随盖板以及检修入口盖板,地坑固定盖板安装固定在基坑本体1的开口处,检修入口盖板设于地坑固定盖板31上,举升跟随盖板固定在转向架举升柱51或车体举升柱61上,走行跟随盖板铰接安装在举升跟随盖板上。本实施例的盖板组件3主要用于在举升柱落下或举升、移动过程中,保证地面的平整性,方便操作人员的行走,确保人员设备的安全;保证厂房的美观、统一;以及更换转向架时,方便转向架沿走行轨道顺利进出等。主要由地坑固定盖板、举升跟随盖板(车体举升、转向架举升)、走行跟随盖板(转向架举升柱走行、车体举升柱走行)、检修入口盖板等组成。地坑固定盖板设计具有足够的强调和刚度,允许厂房内3t叉车与库内小型运输车辆的安全通过。举升跟随盖板(车体举升、转向架举升),为弹簧型跟随盖板,设置于轮对/车体举升柱下方,可跟随举升柱的升降而升降,用于填充举升柱升起后的空缺区域。跟随盖板的最小承载力设计为200kg;走行跟随盖板(转向架举升柱走行、车体举升柱走行),用于在轮对/车体举升柱纵向、横向移动时,填充移动后的空缺区域,可根据不同车型的架车需要自动打开、关闭相应的盖板。检修入口盖板,用于对架车机检修时,方便人员进出。
实施例三:
本实施例与实施例一基本相同,其主要不同点为对转向架举升钢结构21以及车体举升钢结构22进行了进一步改进,使得转向架举升钢结构21以及车体举升钢结构22具有纵向行走功能,从而能调节相邻钢结构之间的纵向(图1所示的车体长度方向)距离,以适用不同被试车型车辆的不同承载点要求,沿列车纵向准确的移动到正确的架车位置。本实施例中,转向架举升钢结构21以及车体举升钢结构22均通过纵向行走机构安装在基坑本体1的厂房基础上,纵向行走机构包括纵向导轨、纵向行走轮、纵向行走驱动设备以及纵向位移检测设备,纵向导轨安装在基坑本体1的厂房基础的台阶上,纵向行走轮以及纵向行走驱动设备均设于转向架举升钢结构21或车体举升钢结构22的下部且支撑在纵向导轨上,纵向行走驱动设备的输出轴和纵向行走轮相连。
实施例四:
本实施例与实施例三的基础上,针对车体举升钢结构22进一步进行改进使得车体举升钢结构22在具备纵向行走功能的基础上,具备了横向行走功能,以适用不同轴距、定距的被试车辆,沿列车纵向准确的移动到正确的架车位置。本实施例中,车体举升钢结构22的纵向导轨通过横向行走机构安装在基坑本体1的厂房基础的台阶上,横向行走机构包括横向导轨、横向行走轮、横向行走驱动设备以及横向位移检测设备,横向导轨直接安装在基坑本体1的厂房基础的台阶上,横向行走轮以及横向行走驱动设备均设于纵向导轨上且支撑在横向导轨上,横向行走驱动设备的输出轴和横向行走轮相连。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种地坑式整车称重调簧架车装置,其特征在于:包括至少一个单节地坑式整车称重调簧架车单元,所述单节地坑式整车称重调簧架车单元包括至少两个基坑单元,所述基坑单元包括基坑本体(1)、基坑钢结构(2)、盖板组件(3)和举升测量机构(4),所述基坑钢结构(2)包括分别安装在基坑本体(1)的厂房基础上的转向架举升钢结构(21)和车体举升钢结构(22),所述转向架举升钢结构(21)和车体举升钢结构(22)上均设有导向机构(23),所述盖板组件(3)封设于基坑本体(1)的开口处,所述举升测量机构(4)包括安装于转向架举升钢结构(21)的导向机构(23)中的转向架举升测量单元(5)、安装于车体举升钢结构(22)的导向机构(23)中的车体举升测量单元(6);所述转向架举升钢结构(21)、车体举升钢结构(22)均包括两根平行布置的主钢梁,所述主钢梁的两端分别安装在基坑本体(1)的厂房基础上,且两根平行布置的主钢梁之间连接有两根沿竖直方向布置的竖直钢梁,所述导向机构(23)装设于竖直钢梁中;所述导向机构(23)包括装设于竖直钢梁中的举升立柱定位板和导向滚轮,所述转向架举升测量单元(5)、车体举升测量单元(6)两者的举升滑动部件分别通过导向滚轮沿竖直方向滑动布置于竖直钢梁、举升立柱定位板之间;所述转向架举升测量单元(5)包括分为两对对称布置的4个转向架举升测量组件,所述转向架举升测量组件包括转向架举升柱(51)、车轮承载检测设备(52)、第一举升丝杆(53)、第一伺服减速电机(54)、第一涡轮提升机(55)和第一垂向位移检测设备(56),所述转向架举升柱(51)作为举升滑动部件通过导向滚轮沿竖直方向滑动布置于竖直钢梁、举升立柱定位板之间,所述车轮承载检测设备(52)设于转向架举升柱(51)的上侧,所述第一举升丝杆(53)设于转向架举升柱(51)的下端且与转向架举升柱(51)螺纹连接配合,所述第一伺服减速电机(54)、第一涡轮提升机(55)分别安装在转向架举升钢结构(21)上,且所述第一伺服减速电机(54)通过第一涡轮提升机(55)驱动第一举升丝杆(53)转动,所述第一垂向位移检测设备(56)装设于转向架举升柱(51)与转向架举升钢结构(21)之间;所述车体举升测量单元(6)包括对称布置的2个车体举升测量组件,所述车体举升测量组件包括车体举升柱(61)、车体承载检测设备(62)、第二举升丝杆(63)、第二伺服减速电机(64)、第二涡轮提升机(65)和第二垂向位移检测设备(66),所述车体举升柱(61)作为举升滑动部件通过导向滚轮沿竖直方向滑动布置于竖直钢梁、举升立柱定位板之间,所述车体承载检测设备(62)设于车体举升柱(61)的上侧,所述第二举升丝杆(63)设于车体举升柱(61)的下端且与车体举升柱(61)螺纹连接配合,所述第二伺服减速电机(64)、第二涡轮提升机(65)分别安装在车体举升钢结构(22)上,且所述第二伺服减速电机(64)通过第二涡轮提升机(65)驱动第二举升丝杆(63)转动,所述第二垂向位移检测设备(66)装设于车体举升柱(61)与车体举升钢结构(22)之间;所述盖板组件(3)包括地坑固定盖板、举升跟随盖板、走行跟随盖板以及检修入口盖板,所述地坑固定盖板安装固定在基坑本体(1)的开口处,所述检修入口盖板设于地坑固定盖板上,所述举升跟随盖板固定在转向架举升柱(51)或车体举升柱(61)上,所述走行跟随盖板铰接安装在举升跟随盖板上。
2.根据权利要求1所述的地坑式整车称重调簧架车装置,其特征在于:所述转向架举升钢结构(21)以及车体举升钢结构(22)均通过纵向行走机构安装在基坑本体(1)的厂房基础上,所述纵向行走机构包括纵向导轨、纵向行走轮、纵向行走驱动设备以及纵向位移检测设备,所述纵向导轨安装在基坑本体(1)的厂房基础的台阶上,所述纵向行走轮以及纵向行走驱动设备均设于转向架举升钢结构(21)或车体举升钢结构(22)的下部且支撑在纵向导轨上,所述纵向行走驱动设备的输出轴和纵向行走轮相连。
3.根据权利要求2所述的地坑式整车称重调簧架车装置,其特征在于:所述车体举升钢结构(22)的纵向导轨通过横向行走机构安装在基坑本体(1)的厂房基础的台阶上,所述横向行走机构包括横向导轨、横向行走轮、横向行走驱动设备以及横向位移检测设备,所述横向导轨直接安装在基坑本体(1)的厂房基础的台阶上,所述横向行走轮以及横向行走驱动设备均设于纵向导轨上且支撑在横向导轨上,所述横向行走驱动设备的输出轴和横向行走轮相连。
4.根据权利要求1所述的地坑式整车称重调簧架车装置,其特征在于:所述基坑本体(1)内位于转向架举升钢结构(21)、车体举升钢结构(22)的下侧设有架空的平台板(24)。
5.一种权利要求1~4任意一项所述的地坑式整车称重调簧架车装置的应用方法,其特征在于:
1)架车:
1.1)将带转向架的被试单节车辆牵引到架车台位上并正确对位,所述架车台位下侧设有权利要求1~4中任意一项所述的地坑式整车称重调簧架车装置,所述地坑式整车称重调簧架车装置包括一个单节地坑式整车称重调簧架车单元,所述单节地坑式整车称重调簧架车单元包括两个基坑单元;
1.2)解除被试单节车辆各节车辆之间的连接;
1.3)两个基坑单元的两套转向架举升测量单元(5)同时举升,将带转向架的被试单节车辆举升到设定高度;
2)整车称重调簧:
2.1)实时检测各转向架举升测量单元(5)的转向架举升柱(51)高度与承载值;
2.2)根据被试单节车辆的结构形式选择对应的调簧算法,以各承载点的载荷差值最小化为目标,计算各转向架举升柱(51)的目标举升高度值H1-H8;
2.3)精确控制各转向架举升柱独立举升至目标举升高度值H1-H8;
2.4)判断各承载点载荷差值是否已经达到指定标准,如果尚未达到指定标准则跳转执行步骤2.1),否则跳转执行步骤2.5);
2.5)根据转向架举升柱(51)的实际高度值,输出转向架一系、二系簧位置需求加垫值,各轮轴重量、车辆总重量;
3)车体、转向架分离:
3.1)车体举升柱(61)上升托举车体;
3.2)拆除转向架与车体连接;
3.3)转向架举升测量单元(5)下降,完成转向架与车体分离;
4)在转向架对应一系、二系簧位置根据需求加垫值加入对应垫片;
5)落车:
5.1)转向架举升柱(51)同步举升,托举转向架至指定高度;
5.2)正确连接车体与转向架;
5.3)车体举升柱(61)下降,直至转向架举升柱(51)完全托举车体;
6)试验完成,接触并退出。
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